JPH06123754A - 区間故障検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 故障箇所を高速に検出することができる故障
区間検出方式において、データ伝送量を少なくして、伝
送効率を向上させること。 【構成】 ケーブルもしくは架空線路１の電流がＣＴ２
によりＡ点およびＢ点で検出される。故障検出装置３の
量子化手段３ａは検出信号ａｏをａ１，ａ２，…に示す
ような波形に量子化して、上記波形の立ち上がりおよび
立ち下がり点の時間情報と正負の位相情報からなる時系
列情報に変換し、記憶装置３ｂに書き込む。また、この
時系列情報は伝送路４を介してＢ点の故障検出装置３に
伝送される。受信器３ｄはＢ点より伝送された時系列情
報を受信し、Ａ点で検出された時系列情報とともに記憶
判定部３ｅに送る。記憶判定部３ｅはＢ点から送られた
時系列情報を記憶装置に書き込むとともに、Ａ点および
Ｂ点で検出された時系列情報の位相を比較して、故障箇
所がＡ点、Ｂ点の内側か外側かを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送配電線において、故
障箇所が送配電線の隔たった２点間の区間内か、区間外
かを検出する区間故障検出方式に関し、特に本発明は、
故障箇所が区間内か区間外かを高速に判定することがで
きる区間故障検出方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】故障箇所が送配電線の隔たった２点間の
区間内か、区間外かを検出する方式として、従来から、
送配電線の２点で検出された電流等のデータを伝送し、
２点から伝送された電流値等のデータの位相を比較し
て、その位相関係から、故障箇所が区間内か、区間外か
を検出する方式が知られている。

【０００３】上記した従来の区間故障検出方式におい
て、故障区間の検出を高速に行う場合には、送配電線の
２箇所で検出された電流信号等のデータを、元の信号波
形を復元できるような短い周期でサンプリングし、サン
プリングされた信号をデジタル信号に変換して伝送し、
受信箇所において、２箇所から伝送されたデジタル信号
の各点における位相関係を比較することにより、故障区
間の判定を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、上記のように、元の信号波形を復元できるような
周期でサンプリングしてデジタル信号に変換し伝送して
いたため、データ伝送量が膨大なものになり伝送時間が
かかるとともに、検出した信号波形を記憶させる記憶領
域も、大容量の領域を必要とした。

【０００５】また、高速でサンプリングしてデジタル信
号に変換する必要があるため、クロック周波数を高くす
る必要があり、サンプリング装置、Ａ／Ｄ変換器等とし
て高精度なものが必要となるなど、コストが高くなると
ともに、安定性の高いものが要求される。本発明は上記
した従来方式の問題点に鑑みなされたものであって、故
障区間の判定に必要な情報のみを伝送することにより、
データ伝送量を少なくして、伝送効率を向上させるとと
もに、コスト・ダウンを図ることができる区間故障検出
方式を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、ケーブルもしくは架空
線路の隔たった地点において観測された電気的情報を比
較することにより、故障が上記観測地点の内側で発生し
たか、観測地点の外側で発生したかを判定する区間故障
検出方式において、各観測地点で観測された電気的情報
の振幅値が予め定められた複数の量子化レベルと等しく
なる時間と、その時の電気的情報の極性を求めることに
より、電気的情報を上記時間列と位相符号とからなる時
系列情報に変換し、変換された時系列情報を各観測地
点、もしくは、他の地点に伝送して記憶装置に書き込
み、記憶装置に記憶された上記時系列情報の各量子化レ
ベルにおける同一時点の位相符号を比較し、その比較結
果に基づき、故障箇所が観測地点の内側か外側かを判定
するようにしたものである。

【０００７】本発明の請求項２の発明は、請求項１の発
明において、記憶装置に記憶された上記時系列情報の各
量子化レベルにおける同一時点の位相符号の演算積を求
め、１周期ないし数周期内における演算積の符号の数を
調べることにより、故障箇所が観測地点の内側か外側か
を判定するようにしたものである。

【０００８】

【作用】本発明の請求項１の発明においては、観測され
た電気的情報を時間列と位相符号とからなる時系列情報
に変換しているので、観測された電気的情報を区間判定
に必要な情報だけに集約することができ、伝送する情報
量を減少させ、伝送効率を向上させることが可能とな
る。また、伝送する情報量が少なくなるので、伝送誤り
を少なくすることができる。さらに、観測された電気的
情報を高速度でサンプリングしてデジタル信号に変換す
る必要がないので、使用する素子に高精度のものが必要
なく、装置のコスト・ダウンを図ることができる。

【０００９】本発明の請求項２の発明においては、１周
期ないし数周期内における演算積の符号の数を調べるこ
とにより、故障箇所が観測地点の内側か外側かを判定す
るようにしているので、センサの雑音の影響や、ケーブ
ルもしくは架空線路に重畳する直流分、高調波の影響を
減少することができ、区間判定の精度を向上させること
ができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明のシステムの全体構成を示す図
であり、同図において、１はケーブルもしくは架空線
路、２はケーブルもしくは架空線路１に流れる電流を検
出する電流変成器（以下ＣＴという）、３は本発明に係
わる故障区間検出装置、４は光もしくは電気信号を伝送
する伝送路である。

【００１１】同図において、ＣＴ２は絶縁線路に設けた
磁気コアにコイルを巻き付けた周知の構成を持つ電流変
成器であり、線路が架空線路の場合には大地に対して絶
縁性を持たせており、例えば、６ｋＶの架空線路の場合
には、３８１０Ｖ程度の耐圧をもたせる。また、ケーブ
ルもしくは架空線路１のＡ点およびＢ点は、ケーブル・
マンホール間等の、例えば約３００ｍ離れた地点であ
り、Ａ点およびＢ点には、それぞれＣＴ２、および、同
様な構成を持つ故障区間検出装置３が設けられている。

【００１２】図４はＡ点およびＢ点においてＣＴ２によ
り検出される観測波形を示す図であり、Ａ点およびＢ点
においては、同図（ａ）および（ｂ）に示す電流波形が
検出される。故障区間検出装置３の間には伝送路４が設
けられており、伝送路４には同図に示すように、例えば
τo の伝送遅れがあり、Ａ点およびＢ点における故障区
間検出装置３はそれぞれ処理遅れ時間ＴＡ，ＴＢを持っ
ている。

【００１３】故障区間検出装置３において、３ａはＣＴ
２により検出されたアナログ電流値を量子化し時系列情
報に変換する量子化手段であり、同図ａに示すようにＣ
Ｔ２により検出されたアナログ電流値ａｏを波形ａ１，
ａ２，ａ３で示される波形に量子化し、上記波形の立ち
上がりおよび立ち下がり点の時間情報と、波形ａｏの正
負の位相情報からなる時系列情報に変換する。

【００１４】３ｂは量子化手段３ａが出力する時系列情
報を記憶する記憶装置、３ｃはＡ点における検出電流値
の上記時系列情報をＢ点に設けられた故障区間検出装置
３に送出する、例えば、電気／光変換器、搬送波用モジ
ュレータ等からなる送信器、３ｄはＢ点に設けられた故
障区間検出装置３から送信される検出信号の時系列情報
を受信する、例えば、光／電気変換器、搬送波用モジュ
レータ等からなる受信器、３ｅはＢ点から伝送された時
系列情報を記憶するとともに、Ａ点の時系列情報とＢ点
から伝送された時系列情報を比較して故障区間がＡ，Ｂ
点の内側か、Ａ，Ｂ点の外側かを判定する記憶判定装置
である。

【００１５】図２は図１に示す故障区間検出装置３の具
体的実施例を示す図であり、同図において、図１と同一
のものには同一の符号が付されており、３ｆはＣＴ２に
より検出された信号を変換するセンサ装置、３ｇは起動
・停止装置であり、外部から起動指令が与えられたと
き、故障区間検出装置３を起動し、故障検出装置３によ
り故障が検出されてから所定時間後に故障検出装置３を
停止させ、故障検出装置の記憶装置に故障前後の検出デ
ータを保持させる。

【００１６】また、３ｈは電源、３ｉは故障検出装置３
内の各要素へクロック信号を供給するクロック発振器で
ある。なお、Ａ点およびＢ点の故障区間検出装置３に設
けられたクロック発振器３ｉのクロックは、例えば、特
定の地点より送られた信号等に基づき、ほぼ同期が取ら
れている。図３は図１および図２に示した記憶判定装置
３ｅの実施例を示す図であり、図１に示したものと同一
のものには同一の符号が付されており、３１は伝送路４
における伝送遅れτｏおよび各故障検出装置３における
処理時間遅れＴＡ，ＴＢを補償するための時間遅れ補償
部、３２はＢ点より伝送された検出信号の時系列情報を
記憶する記憶装置、３３はＡ点で検出された時系列情報
とＢ点で検出された時系列情報の位相を比較する比較
器、３４は比較器３３の比較結果を平均化処理する平均
化処理部、３５は平均化処理部の結果に基づき故障区間
を判定する判定部である。

【００１７】次に図１ないし図３により本発明の実施例
の動作を説明する。図２において、外部より故障区間検
出装置３の起動・停止装置３ｇへ起動信号が与えられる
と、ケーブルもしくは架空線路１に流れる電流がＣＴ２
により検出され、センサ部３ｆより量子化手段３ａに送
られる。量子化手段３ａはセンサ装置３ｆが出力する検
出値を量子化し、時系列情報に変換する。

【００１８】図５は量子化手段３ａにおける処理を説明
する図であり、同図（ａ）は検出された電流波形、
（ｂ）は検出された信号を量子化する手法を説明する
図、（ｃ）は量子化された信号を示している。量子化手
段３ａにおいて、ＣＴ２により検出された図５（ａ）に
示す電流信号ｆ（ｔ）は、同図（ｂ）に示すように、量
子化レベルＰ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ４と比較され、
電流信号ｆ（ｔ）が上記量子化レベルＰ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2
，Ｐ3，Ｐ4 と交わる時点ｔ0 ，ｔ11，ｔ21，ｔ31，ｔ
32，ｔ22，ｔ12，ｔ41，ｔ42，……が求められる。

【００１９】ついで、量子化手段３ａは上記のようにし
て求めた時系列情報ｔ0 ，ｔ11，ｔ21，ｔ31，……と量
子化レベルＰ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 より次のよう
な（ｔi ，Ｐi ）系列からなる時系列情報を生成する。 （ｔｉ，ｐｉ）系列：（ｔ0 ，Ｐ0 ），（ｔ11，Ｐ1
），（ｔ21，Ｐ2 ），（ｔ31，Ｐ3 ），…… また、上記時系列情報において、電流信号ｆ（ｔ）の位
相値（信号の正負）は「＋」，「−」の符号もしくはゼ
ロに変換され、Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4に付され
る。

【００２０】すなわち、量子化手段３ａは図５（ａ）に
示す検出信号を同図（ｃ），，に示す信号群に量
子化して時系列情報に変換する。量子化手段３ａにおい
て、時系列情報に変換された信号は、記憶装置３ｂに所
定の順序で書き込まれ、送信器３ｃ、受信器３ｄに与え
られる。なお、記憶装置３ｂには、上記時系列情報が所
定時間分記憶され、所定時間経過したデータは新しいデ
ータに書き換えられる。

【００２１】送信器３ｃは、Ａ点において検出された電
流の時系列情報をＢ点に設けられた故障区間検出装置３
に送出する。また、受信器３ｄはＢ点に設けられた故障
区間検出装置３より伝送されてきた時系列情報を受信す
るとともに、記憶装置３ｂに書き込まれたＡ点の時系列
情報を受けて、Ｂ点より送られた時系列情報と、Ａ点の
時系列情報を記憶判定装置３ｅに送出する。

【００２２】図３に示す記憶判定装置３ｅにおいて、受
信器３ｄより与えられるＢ点で検出された時系列情報
は、記憶装置３２に前記した記憶装置３ｂと同一の書き
込み順序で書き込まれ比較器３３に与えられる。なお、
記憶装置３２においても、記憶装置３ｂと同様、時系列
情報が所定時間分記憶され、所定時間経過したデータは
新しいデータに書き換えられる。

【００２３】一方、Ａ点で検出された時系列情報は時間
遅れ補償部３１に与えられ、Ａ点とＢ点間の伝送遅れτ
ｏ、Ａ点およびＢ点に設けられた故障区間判定装置３の
処理時間ＴＡとＴＢの差等に基づく時間遅れが補償され
る。なお、図３においては、時間遅れ補償部３１をＡ点
側に設けているが、時間遅れ補償部３１をＢ点側に設け
時間補償することもできる。

【００２４】比較器３３は、時間遅れ補償部３１により
時間補償されたＡ点における時系列情報と、記憶装置３
２より与えられるＢ点における時系列情報の位相をその
演算積を求めることにより比較し、比較結果を記録す
る。すなわち、Ａ点およびＢ点の時系列情報について、
Ａ点およびＢ点の時系列情報の対応する時刻の位相符号
の演算積を算出し（例えば、図５（ｃ）において、Ａ点
における波形とＢ点における波形の各時刻における
位相符号の演算積が算出される）、符号「＋」、「−」
もしくは「０」を求め記録する。

【００２５】例えば、Ａ点における波形とＢ点におけ
る波形が同位相の場合には、その演算積はすべて
「＋」となり、また、Ａ点における波形とＢ点におけ
る波形の位相が１８０°異なっている場合には、その
演算積はすべて「−」となる。なお、現実には、ＣＴ２
により検出された波形には前記した図４（ａ），（ｂ）
に示すように、雑音が重畳したり、直流分が重畳してお
り、波形が歪んでいる場合が多いので、上記演算積には
「＋」，「−」，「０」が混在する。

【００２６】平均化処理部３４は比較器３３における演
算結果の周期性に基づき、１周期ないし数周期内の
「＋」と「−」および「０」の個数を調べる。すなわ
ち、Ａ点およびＢ点において検出された時系列情報の周
期性、もしくは、電源の周波数より定まる基準値（例え
ば、電源周波数が５０Ｈｚの場合には、２０ｍｓ）に基
づき、演算結果の周期性を調べ、１周期ないし数周期内
に記録された演算結果において、「＋」と「−」および
「０」のそれぞれの個数を調べる。

【００２７】判定部３５は、平均化処理部３４において
調べた「＋」と「−」および「０」の個数において、
「＋」の個数が多い場合には、Ａ点およびＢ点における
電流位相がほぼ等しく、故障箇所はＡ，Ｂ間の外側で発
生したと判定し、また、演算結果に「−」の個数が多い
場合には、Ａ点およびＢ点における電流位相が逆位相で
あり、故障箇所はＡ，Ｂ間の内側で発生したと判定す
る。さらに、「０」または「＋」、「−」が混在してい
る場合には、異常、または正常と判定し、必要に応じ
て、Ａ点およびＢ点で検出されたデータの時系列情報を
再検討する。

【００２８】上記のように、各瞬時におけるＡ、Ｂ間の
時系列情報の比較結果を周期情報をもとに、平均化する
（例えば、一定時間内における「＋」の個数、「−」の
個数を数える）ことにより、センサの雑音による影響
や、ケーブルもしくは架空線路１に直流分や高調波が重
畳した場合の影響を除去し、故障区間判定の精度を向上
させることができる。

【００２９】判定部３５の出力は、起動・停止装置３ｇ
（図２参照）に与えられ、起動・停止装置３ｇは判定部
３５が故障を検出してから所定時間後に故障検出装置３
の動作を停止させる。これにより、記憶装置３ｂ（図２
参照）および記憶装置３２（図３参照）への時系列情報
の書き込みが停止し、上記記憶装置３ｂ，３２には故障
前後の時系列情報が記憶される。したがって、記憶装置
３ｂ，３２に記録された情報を読み出すことにより、故
障前後の観測値を調べることができる。

【００３０】上記説明においては、Ｂ点で観測された信
号をＡ点に伝送し、Ａ点で両者の位相を比較する場合に
ついて説明したが、前記したようにＢ点にもＡ点に設け
られた故障検出装置３と同様な故障検出装置が設けられ
ており、Ｂ点において、Ａ点と同様、故障箇所が判定さ
れ、Ａ，Ｂ点における判定結果により、故障区間が最終
的に判定される。

【００３１】なお、Ａ，Ｂ点のいずれか一方のみに、故
障区間検出装置３を設け、故障箇所を判定したり、ある
いは、Ａ，Ｂ点で観測された信号を他の場所に伝送し、
そこで、故障区間を判定することもできる。また、上記
実施例においては、時間遅れ補償部３１を設け、Ａ，Ｂ
間の伝送遅れτｏ、Ａ点およびＢ点における処理時間差
ＴＡ，ＴＢを補償するようにしているが、例えば、Ａ，
Ｂ点における時刻信号を、人工衛星等からの時間信号を
用いるなどして完全に同期させることができる場合に
は、上記時間遅れ補償部３１を設けることなく、位相比
較を行うことができる。

【００３２】さらに、上記実施例においては、Ａ点およ
びＢ点における電流信号を検出する例を示したが、その
他の電気的変量を検出し、位相比較を行うこともでき
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明においては、観測された電気的情報を時間列と位
相符号とからなる時系列情報に変換しているので、観測
された電気的情報を故障区間判定に必要な情報だけに集
約することができ、伝送する情報量を減少させ、伝送効
率を向上させることが可能となる。また、それにともな
い、伝送時間を短くすることができ、伝送遅れの影響を
少なくすることが可能となるととともに、伝送誤りを少
なくすることができる。

【００３４】さらに、観測された電気的情報を高速度で
サンプリングしてデジタル信号に変換する必要がなく、
また、比較すべき情報量も減少するので、使用する素子
に高精度のものが必要なく、装置のコスト・ダウンを図
ることができる。またさらに、１周期ないし数周期内に
おける演算積の符号の数を調べて、故障箇所が観測地点
の内側か外側かを判定することにより、センサの雑音の
影響や、ケーブルもしくは架空線路に重畳する直流分、
高調波の影響を減少させることができ、区間判定の精度
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体構成を示す図である。

【図２】故障区間検出装置の実施例を示す図である。

【図３】記憶判定装置の実施例を示す図である。

【図４】観測地点における観測波形の一例を示す図であ
る。

【図５】量子化処理を説明する図である。

【符号の説明】

１ ケーブルもしくは架空線路 ２ 電流変成器（ＣＴ） ３ 故障区間検出装置 ４ 伝送路 ３ａ 量子化手段 ３ｂ 記憶装置 ３ｃ 送信器 ３ｄ 受信器 ３ｅ 記憶判定装置 ３１ 時間遅れ補償部 ３２ 記憶装置 ３３ 比較器 ３４ 平均化処理部 ３５ 判定部

フロントページの続き (72)発明者 坂本 俊貴 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーブルもしくは架空線路の隔たった地
   点において観測された電気的情報を比較することによ
   り、故障が上記観測地点の内側で発生したか、観測地点
   の外側で発生したかを判定する区間故障検出方式におい
   て、 各観測地点で観測された電気的情報の振幅値が予め定め
   られた複数の量子化レベルと等しくなる時間と、その時
   の電気的情報の極性を求めることにより、電気的情報を
   上記時間列と位相符号とからなる時系列情報に変換し、 上記時系列情報を各観測地点、もしくは、他の地点に伝
   送して記憶装置に書き込み、 記憶装置に記憶された上記時系列情報の各量子化レベル
   における同一時点の位相符号を比較し、 上記比較結果に基づき、故障箇所が観測地点の内側か外
   側かを判定することを特徴とする区間故障検出方式。
2. 【請求項２】 記憶装置に記憶された上記時系列情報の
   各量子化レベルにおける同一時点の位相符号の演算積を
   求め、 １周期ないし数周期内における演算積の符号の数を調べ
   ることにより、故障箇所が観測地点の内側か外側かを判
   定することを特徴とする請求項１の区間故障検出方式。